Equilibrio químico 08/02/20142 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio químico. 1.1....

Equilibrio químicoEquilibrio químico

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ContenidosContenidos1.- Concepto de equilibrio químico. 1.- Concepto de equilibrio químico.

1.1.1.1. Características. Aspecto dinámico de las reacciones Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas.químicas.

2.-2.- Ley de acción de masas. KLey de acción de masas. KCC. . 3.-3.- Grado de disociación Grado de disociación ..

3.1.3.1. Relación KRelación KC C con con ..

4.-4.- KKpp. Relación con K. Relación con Kcc4.1.4.1. Magnitud de las constantes de equilibrio.Magnitud de las constantes de equilibrio.

5.-5.- Cociente de reacción.Cociente de reacción.6.-6.- Modificaciones del equilibrio. Principio de Le Modificaciones del equilibrio. Principio de Le

Chatelier.Chatelier.6.1.6.1. Concentración en reactivos y productos.Concentración en reactivos y productos.6.2.6.2. Cambios de presión y temperatura.Cambios de presión y temperatura.6.3.6.3. Principio de Le Chatelier.Principio de Le Chatelier.6.4.6.4. Importacia en procesos industriales.Importacia en procesos industriales.

7.-7.- Equilibrios heterogéneos.Equilibrios heterogéneos.

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¿Qué es un equilibrio ¿Qué es un equilibrio químico?químico?

Es una reacción que nunca llega a Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce en completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos).éstos forman de nuevo reactivos).

Cuando las concentraciones de Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) intervienen (reactivos o productos) se estabiliza se llega alse estabiliza se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.EQUILIBRIO QUÍMICO.

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Equilibrio de moléculasEquilibrio de moléculas (H (H22 + I + I2 2 2 HI) 2 HI)

© GRUPO ANAYA. S.A.

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Variación de la concentración Variación de la concentración con el tiempo (Hcon el tiempo (H22 + I + I22 2 HI) 2 HI)

Equilibrio químicoC

once

ntra

cion

es (

mol

/l)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

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Reacción: HReacción: H22 + I + I22 2 HI 2 HI

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Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kcc)) En una reacción cualquiera: En una reacción cualquiera:

a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dla constante Kla constante Kcc tomará el valor: tomará el valor:

para concentraciones para concentraciones en el equilibrioen el equilibrio KKcc cambia con la temperatura cambia con la temperatura ¡¡ATENCIÓNATENCIÓN!: !: SóloSólo se incluyen las especies se incluyen las especies

gaseosas y/o en disolucióngaseosas y/o en disolución. . Las especies Las especies en estado sólido o líquido tienen en estado sólido o líquido tienen concentración constante y por tanto, se concentración constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.integran en la constante de equilibrio.

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

c a b

C DK

A B

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Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kcc)) En la reacción anterior:En la reacción anterior:

HH22(g)(g)+ I+ I22(g)(g) 2 HI 2 HI (g)(g)

El valor de El valor de KKCC, dada su expresión, , dada su expresión, depende del ajustedepende del ajuste de la reacción. de la reacción.

Ajustada como: Ajustada como:

½ H½ H22(g)(g) + ½ I + ½ I22(g)(g) HI HI (g)(g)

la constantela constante sería la raíz cuadrada de la sería la raíz cuadrada de la anterior.anterior.

2

2 2

[ ]

[ ] [ ]c

HIK

H I

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Ejemplo:Ejemplo: Tengamos el equilibrio: Tengamos el equilibrio: 2 SO2 SO22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g). (g).

Se hacen cinco experimentos con diferentes Se hacen cinco experimentos con diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SOconcentraciones iniciales de ambos reactivos (SO22 y O y O22).).

Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones observándose los se miden las concentraciones observándose los siguientes datos:siguientes datos:

Concentr. iniciales Concentr. iniciales (mol/l)(mol/l)

Concentr. equilibrio Concentr. equilibrio (mol/l)(mol/l)

[SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] [SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] KKcc

Exp 1Exp 1 0,200,20 0,200,20 ——0,030,03

000,150,15

550,170,17

00279,279,

22

Exp 2Exp 2 0,150,15 0,400,40 ——0,010,01

440,330,33

220,130,13

55280,280,

77

Exp 3Exp 3 —— —— 0,200,20 0,050,0533

0,020,0266

0,140,1433

280,280,00

Exp 4Exp 4 —— —— 0,700,70 0,130,1322

0,060,0666

0,560,5688

280,280,55

Exp 5Exp 5 0,150,15 0,400,40 0,250,25 0,030,0377

0,340,3433

0,360,3633

280,280,66

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En la reacción anterior:En la reacción anterior: 2 SO 2 SO22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

KKCC se obtiene aplicando la expresión: se obtiene aplicando la expresión:

y, como se ve, es prácticamente constante. y, como se ve, es prácticamente constante.

Concentr. iniciales Concentr. iniciales (mol/l)(mol/l)

Concentr. equilibrio Concentr. equilibrio (mol/l)(mol/l)

[SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] [SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] KKcc

Exp 1Exp 1 0,200,2000

0,200,2000

—— 0,0300,030 0,110,1155

0,170,1700

279,279,22

Exp 2Exp 2 0,150,1500

0,400,4000

—— 0,0140,014 0,330,3322

0,130,1355

280,280,11

Exp 3Exp 3 —— ——0,200,20

000,0530,053 0,020,02

660,140,14

33280,280,

00

Exp 4Exp 4 —— ——0,700,70

000,1320,132 0,060,06

660,560,56

88280,280,

55

Exp 5Exp 5 0,150,1500

0,400,4000

0,250,2500

0,0370,037 0,340,3433

0,360,3633

280,280,66

23

22 2

[ ]

[ ] [ ]C

SOK

SO O

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Ejercicio A:Ejercicio A: Escribir las expresiones de KEscribir las expresiones de KCC para para

los siguientes equilibrios químicos: los siguientes equilibrios químicos: a)a) N N22OO44(g) (g) 2 2NONO22(g);(g);

b)b) 2 NO(g) + Cl 2 NO(g) + Cl22(g) (g) 2 NOCl(g); 2 NOCl(g);

c)c)CaCOCaCO33(s) (s) CaO(s) + CO CaO(s) + CO22(g); (g);

d) d) 2 NaHCO2 NaHCO33(s) (s) Na Na22COCO33(s) + H(s) + H22O(g) + COO(g) + CO22(g).(g).

a)a)

b)b)

c)c)

d)d)

2

2

2 4

[ ]

[ ]c

NOK

N O

2

22

[ ]

[ ] [ ]c

NOClK

NO Cl

2[ ]cK CO

2 2[ ] [ ]cK CO H O

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Significado del valor de KSignificado del valor de Kcc

tiempo

KC ≈ 100

conc

entr

ació

n

tiempo

KC > 105

conc

entr

ació

n

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

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Ejemplo:Ejemplo: En recipiente de 10 litros se introduce una mezcla En recipiente de 10 litros se introduce una mezcla

de 4 moles de Nde 4 moles de N22(g) y 12(g) y 12moles de Hmoles de H22(g);(g); a)a) escribir la reacción de equilibrio; escribir la reacción de equilibrio; b)b) si establecido éste se observa que hay si establecido éste se observa que hay

0,92 moles de NH0,92 moles de NH33(g), determinar las (g), determinar las

concentraciones de Nconcentraciones de N2 2 e He H22 en el equilibrio y la en el equilibrio y la

constante Kconstante Kc.c.a)a) Equilibrio:Equilibrio: 11NN22(g) + (g) + 33 H H22(g) (g) 22 NH NH33(g)(g)

Moles inic.:Moles inic.: 44 12 12 0 0

Moles equil.:Moles equil.: 4 – 0,46 12 – 1,384 – 0,46 12 – 1,38 0,920,92

b)b) 3,54 10,623,54 10,62 0,92 0,92

conc. eq(mol/l)conc. eq(mol/l) 0,354 1,0620,354 1,062 0,0920,092 NHNH3322 0,092 0,0922 2 MM2 2

KKcc = ————— = ——————— = = ————— = ——————— = 1,996 · 101,996 · 10–2 –2

MM–2–2 HH223 3 · · NN22 1,062 1,06233 · 0,354 · 0,354 MM4 4

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Ejercicio B:Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducen En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl3 g de PCl55, estableciéndose el equilibrio: , estableciéndose el equilibrio:

PClPCl55(g)(g) PCl PCl33 (g)(g) + Cl + Cl22(g)(g). .

Sabiendo que KSabiendo que KCC a la temperatura del experimento a la temperatura del experimento

es 0,48, determinar composición molar en equilibrio.es 0,48, determinar composición molar en equilibrio. ..

Equilibrio:Equilibrio: PCl PCl55(g)(g) PClPCl33(g)(g) + Cl + Cl22(g)(g)Moles inic.: 3/208,2Moles inic.: 3/208,2 0 0 0 0Moles equil. 0,0144 – Moles equil. 0,0144 – xx xx xx

0,0144conc. eq(mol/l)

0,25 0,25 0,25

x x x

3 2

5

[ ] [ ] 0,25 0,25 0,480,0144 [ ]

0,25

C

x xPCl Cl

KxPCl

0,0130x

Moles equil. 0,0014 0,013 0,013

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Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kpp))

En las reacciones en que intervengan En las reacciones en que intervengan gasesgases es mas sencillo medir presiones es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones:parciales que concentraciones:

a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dy se observa la constancia de Ky se observa la constancia de Kpp viene viene

definida por:definida por:

c dC D

P a dA D

p pK

p p

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En la reacción vista anteriormente:En la reacción vista anteriormente:

2 SO2 SO22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

p(SOp(SO33))22 KKpp = ——————— = ——————— p(SOp(SO22))2 2 · p(O· p(O22) )

De la ecuación general de los gases: P ·V = n ·R·T De la ecuación general de los gases: P ·V = n ·R·T se obtiene:se obtiene:

nnP = P = ·R ·T = concentración · R · T ·R ·T = concentración · R · T

V V

SOSO3322 (RT) (RT)22

KKpp = = —————————— = —————————— = KKc c · (RT)· (RT)–1–1

SOSO222 2 (RT)(RT)2 2 · · OO22 (RT) (RT)

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Vemos, pues, que Vemos, pues, que KKPP puede depender de la puede depender de la temperaturatemperatura siempre que haya cambio en el siempre que haya cambio en el nº de moles de gasesnº de moles de gases

ppccc c · p· pDD

dd CCc c (RT)(RT)c c · · DDdd (RT) (RT)d d

KKpp = ———— = —————————— = ———— = —————————— == p pAA

a a · p· pBBbb AAa a (RT)(RT)a a ·· BBb b (RT)(RT)b b

en donde en donde

n =n = incremento nº de moles de gasesincremento nº de moles de gases = (n= (nproductosproductos – n– nreactivosreactivos))

( ) nP CK K RT

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Ejemplo:Ejemplo: Calcular la constante KCalcular la constante Kp p a 1000º K en la a 1000º K en la

reacción de formación del amoniaco vista reacción de formación del amoniaco vista anteriormente. (Kanteriormente. (KC C = 1,996 ·10= 1,996 ·10–2–2 M M–2–2))

NN22(g) + 3 H(g) + 3 H22(g) (g) 2 NH 2 NH33(g)(g)

n = nn = nproductosproductos – n – nreactivosreactivos = 2 – (1 + 3) = –2 = 2 – (1 + 3) = –2

KKPP = K = Kcc · (RT) · (RT)n n ==

LL22 atm·L atm·L –2–2 1,996 ·101,996 ·10–2–2 —— · 0,082 ——— ·1000K —— · 0,082 ——— ·1000K ==

molmol22 mol · K mol · K

KKp p = 2,97 · 10= 2,97 · 10–6–6 atm atm–2–2

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De la ecuación de los gases podemos deducir:De la ecuación de los gases podemos deducir:

pp 10 atm · mol ·K 10 atm · mol ·K[N[N22OO44]]inic.inic. = ——— = ————————— = 0, 38 M = ——— = ————————— = 0, 38 M

R · TR · T 0,082 atm·L · 318 K 0,082 atm·L · 318 K

Equilibrio:Equilibrio: N N22OO44 2 NO 2 NO22

conc. Inic. (M)conc. Inic. (M) 0,38 0,38 0 0conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,38 – x0,38 – x 2x 2x

NONO2222 4x 4x22

KKcc = ——— = ———— = 0,671 = ——— = ———— = 0,671 x = 0,18 x = 0,18 NN22OO44 0,38 – x 0,38 – x

Problema Selectividad (Junio 97)


La constante de equilibrio de la reacción: La constante de equilibrio de la reacción: NN22OO44 2 NO 2 NO22

vale 0,671 a 45ºC . vale 0,671 a 45ºC . Calcule la presión total en el equilibrio en un recipiente Calcule la presión total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con Nque se ha llenado con N22OO44 a 10 atmósferas y a dicha a 10 atmósferas y a dicha

temperatura.temperatura.Datos: R = 0,082 atm·l·molDatos: R = 0,082 atm·l·mol-1-1·K·K-1-1..

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Equilibrio:Equilibrio: NN22OO44 2 NO 2 NO22

conc. Inic. (M)conc. Inic. (M) 0,38 0,38 0 0

conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,20 0,20 0,36 0,36

ppTOTALTOTAL = ( = (NN22OO44eq eq ++ NONO22eqeq)·R·T =)·R·T =

0,082 atm·L0,082 atm·L(0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K = (0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K = 14,6 atm14,6 atm

mol ·K mol ·K



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Magnitud de KMagnitud de Kcc y K y Kpp..HH22(g) + Cl(g) + Cl22(g) (g) 2 HCl 2 HCl (g)(g)

KKc c (298 K) = 2,5 ·10(298 K) = 2,5 ·103333

La reacción está muy desplazada a la La reacción está muy desplazada a la derecha, es decir, apenas quedan derecha, es decir, apenas quedan

reactivos.reactivos.

HH22(g) + I(g) + I22(g) (g) 2 HI(g) 2 HI(g)KKc c (698 K) = 55,0(698 K) = 55,0

Se trata de un verdadero equilibrio.Se trata de un verdadero equilibrio.

NN22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 NO 2 NO (g)(g)KKc c (298 K) = 5,3 ·10(298 K) = 5,3 ·10–31–31

La reacción está muy desplazada a La reacción está muy desplazada a la la izquierda, es decir, apenas se izquierda, es decir, apenas se forman forman productos.productos.

tiempo

KC ≈ 100co

ncen

trac

ión

tiempo

KC > 105co

ncen

trac

ión

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

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Grado de disociación (Grado de disociación ().).

En reaccionesEn reacciones con un único reactivocon un único reactivo que se disocia en dos o más.que se disocia en dos o más.

Es la fracción de un mol que se Es la fracción de un mol que se disocia (tanto por 1).disocia (tanto por 1).

En consecuencia, el % de sustancia En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100 · disociada es igual a 100 · ..

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Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducen 2En un matraz de 5 litros se introducen 2moles de moles de PClPCl55(g) y 1 mol de de PCl(g) y 1 mol de de PCl33(g) y se establece el siguiente (g) y se establece el siguiente

equilibrio: equilibrio: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g). (g).

Sabiendo que KSabiendo que Kcc (250 ºC) = 0,042; (250 ºC) = 0,042;

a)a) ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; equilibrio?; b)b) ¿cuál es el grado de disociación? ¿cuál es el grado de disociación?

a)a) Equilibrio:Equilibrio: PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Moles inic.: Moles inic.: 2 2 1 1 0 0Moles equil. Moles equil. 2– x 1 + x x 2– x 1 + x xconc. eq(mol/l)conc. eq(mol/l) (2– x)/5 (1 + x)/5 x/5(2– x)/5 (1 + x)/5 x/5

PClPCl33 · · ClCl22 (1+x)/5 (1+x)/5 ·x/5 ·x/5 KKcc = —————— = —————— = 0,042 = —————— = —————— = 0,042

PClPCl55 (2– x)/5 (2– x)/5 De donde se deduce que x = 0,28 molesDe donde se deduce que x = 0,28 moles

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PClPCl55 = (2– 0,28)/5 = = (2– 0,28)/5 = 0,342 mol/l0,342 mol/l

PClPCl33 = = (1+ 0,28)/5(1+ 0,28)/5 = = 0,256 mol/l0,256 mol/l

ClCl22 = 0,28 /5 = = 0,28 /5 = 0,056 mol/l0,056 mol/l

b)b) Si de 2 moles de PCl Si de 2 moles de PCl55 se disocian 0,28 moles se disocian 0,28 moles en PClen PCl33 y Cl y Cl22, de cada mol de PCl, de cada mol de PCl55 se disociarán se disociarán 0,14. 0,14.

Por tanto, Por tanto, = 0,14 = 0,14, lo que viene a decir que el , lo que viene a decir que el PClPCl55 se ha disociado en un 14 %. se ha disociado en un 14 %.

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Relación entre KRelación entre Kcc y y ..Sea una reacción A Sea una reacción A B + C. B + C.

Si llamamos “c” = [A]Si llamamos “c” = [A]inicialinicial y suponemos que en y suponemos que en principio sólo existe sustancia “A”, tendremos que:principio sólo existe sustancia “A”, tendremos que:

Equilibrio: Equilibrio: A A B + C B + CConc. Inic. (mol/l): Conc. Inic. (mol/l): c c 0 0 0 0conc. eq(mol/l) c(1– conc. eq(mol/l) c(1– ) c) c ·· c c ··

BB · · CC c c ·· · c · c ·· c c ··22

KKcc = ———— = ————— = ——— = ———— = ————— = ——— AA c c · (1– · (1– ) (1– ) (1– ) ) En el caso de que la sustancia esté poco disociada (KEn el caso de que la sustancia esté poco disociada (Kcc muy pequeña): muy pequeña): << 1 y << 1 y

KKc c c c ··22

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Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducen En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl2 moles de PCl55(g) y 1 mol de de PCl(g) y 1 mol de de PCl33(g) y se establece el siguiente (g) y se establece el siguiente

equilibrio:equilibrio:PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g). (g).

Sabiendo que KSabiendo que Kcc (250 ºC) = 0,042 (250 ºC) = 0,042

a)a) ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; b)b) ¿cuál es el grado de disociación? ¿cuál es el grado de disociación?

a)a) Equilibrio: Equilibrio: PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Conc. inic.: Conc. inic.: 2/5 2/5 1/51/5 00conc. eq(mol/l):conc. eq(mol/l): 0,4(1–0,4(1–) 0,2+0,4) 0,2+0,4 ·· 0,4 0,4 ··

PClPCl33 · · ClCl22 (0,2+0,4 (0,2+0,4 ··)· 0,4)· 0,4 ·· KKcc = —————— = ————————— = 0,042 = —————— = ————————— = 0,042

PClPCl55 0,4(1– 0,4(1–) )

b)b) En este caso y dado el valor de la constante no debe En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse despreciarse frente a 1, por lo que deberíamos resolver frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:el sistema: = 0,14 = 0,14

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Ejercicio D:Ejercicio D: En el equilibrio anterior (KEn el equilibrio anterior (Kcc = 0,042): = 0,042):

PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g) (g)

¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio ¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio de las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PClde las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PCl55(g) en (g) en

los 5 litros del matraz?los 5 litros del matraz?

Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Conc. inic.: Conc. inic.: 2/52/5 0 0 00conc. eq(mol/l) conc. eq(mol/l) 0,4(1– 0,4(1–) 0,4) 0,4 ·· 0,4 0,4 ··

PClPCl33 · · ClCl22 0,4 0,4 ··22

KKcc = —————— = ———— = 0,042 = —————— = ———— = 0,042 PClPCl55 (1– (1–) )

En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:

= 0,276= 0,276

10/04/23 28

Como Como = 0,276 = 0,276

PClPCl55 = 0,4 mol/l · (1– = 0,4 mol/l · (1– 0,276) = 0,29 mol/l0,276) = 0,29 mol/lPClPCl33 = = 0,40,4 mol/lmol/l ·· 0,276 = 0,11 mol/l0,276 = 0,11 mol/lClCl22 = 0,4 mol/l · = 0,4 mol/l · 0,276 = 0,11 mol/l 0,276 = 0,11 mol/l

n(PCln(PCl55) = 0,29 mol/l · 5 l =) = 0,29 mol/l · 5 l =n(PCln(PCl33) = 0,11 mol/l · 5 l =) = 0,11 mol/l · 5 l =n(Cln(Cl22) = 0,11 mol/l · 5 l =) = 0,11 mol/l · 5 l =

1,45 moles1,45 moles0,55 moles0,55 moles0,55 moles0,55 moles

10/04/23 29

Ejercicio E:Ejercicio E: A 450 ºC y 10 atm de presión el NHA 450 ºC y 10 atm de presión el NH33 (g) está (g) está

disociado en un 95,7 % según la reacción:disociado en un 95,7 % según la reacción:2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g). (g).

Calcular KCalcular KCC y K y KPP a dicha temperatura. a dicha temperatura.

2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g) (g)n inic. (mol)n inic. (mol) n n 0 0 0 0n equil. (mol) n equil. (mol) n(1–n(1–) n) n/2 3n/2 3n/2 /2

0,043 n 0,4785 n 1,4355 n 0,043 n 0,4785 n 1,4355 n

nntotal total = 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 n= 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 nLa presión parcial depende de la fracción molar.La presión parcial depende de la fracción molar.

n(NHn(NH33) ) 0,043 n 0,043 n p(NHp(NH33) = ——— ·p) = ——— ·ptotal total = ——— ·10 atm = 0,22 atm= ——— ·10 atm = 0,22 atm n ntotal total 1,957 n1,957 n

Análogamente:Análogamente:

p(Np(N22) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atm) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atmp(Hp(H22) = (1,4355 /1,957) ·10 atm = 7,335 atm. ) = (1,4355 /1,957) ·10 atm = 7,335 atm.

10/04/23 30

p(NHp(NH33) = 0,22 atm ) = 0,22 atm p(Np(N22) = 2,445 atm) = 2,445 atmp(Hp(H22) = 7,335 atm) = 7,335 atm

p(Hp(H22))3 3 p(Np(N22) (7,335 atm)) (7,335 atm)3 3 · 2,445 atm · 2,445 atm KKpp = ————— = ——————————— = ————— = ——————————— == p(NHp(NH33))22 (0,22 atm) (0,22 atm)22

KKP P = = 1,99·101,99·1044atmatm22

KKPP 1,99·10 1,99·104 4 atmatm22 KKCC= ——— = ————————————— = = ——— = ————————————— = 5,66 M5,66 M22

(RT) (RT)22 (0,082 atm·M (0,082 atm·M–1 –1 ·K·K–1–1))22 ·(723 K) ·(723 K)22

10/04/23 31

También puede resolverse:También puede resolverse:

2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g) (g)Conc inic. (M)Conc inic. (M) c c 0 0 0 0Conc. Equil. (M)Conc. Equil. (M) c (1– c (1–) ) cc/2 3c/2 3c/2 /2

0,043 c 0,4785 c 1,4355 c 0,043 c 0,4785 c 1,4355 cLa presión total depende del nº de moles total y por tanto de la concentración total:La presión total depende del nº de moles total y por tanto de la concentración total:

cctotal total = 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 c= 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 cAplicando la ley de los gases: cAplicando la ley de los gases: ctotal total = p / R ·T = p / R ·T

cctotal total =10 atm/(0,082 atm·l/mol·K)·723K = 0,169 M =10 atm/(0,082 atm·l/mol·K)·723K = 0,169 M c= c c= ctotaltotal// 1,957 = 0,086 1,957 = 0,086 MM

NHNH33 = 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10 = 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10–3 –3 MM

Igualmente Igualmente NN22 = = 4,1 ·10 4,1 ·10–2 –2 M y M y HH22 = 0,123 M = 0,123 M

HH223 3 · · NN22 (0,123 M) (0,123 M)33 · 4,1 ·10 · 4,1 ·10–2 –2 MMKKcc = ————— = —————————— = = ————— = —————————— = 5,6 M5,6 M2 2

NHNH3322 (3,7 · 10 (3,7 · 10–3 –3 M)M)2 2

KKP P == KKcc·(RT)·(RT)n n = 5,6 ·M= 5,6 ·M2 2 (0,082 atm·M(0,082 atm·M–1–1·K·K–1–1 ·723 K) ·723 K) 2 2 ==

2,0 ·102,0 ·1044 atm atm22

10/04/23 32

Cociente de reacción (Q)Cociente de reacción (Q)

En una reacción cualquiera: En una reacción cualquiera: a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dse llama cociente de reacción a:se llama cociente de reacción a:

Es la misma fórmula que la KEs la misma fórmula que la Kcc pero pero las concentraciones no tienen las concentraciones no tienen porqué ser las del equilibrioporqué ser las del equilibrio..

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

a b

C DQ

A B

10/04/23 33

Cociente de reacción (Q)Cociente de reacción (Q)Si Si Q = KQ = Kcc entonces el sistema está en entonces el sistema está en equilibrioequilibrio..

Si Si Q < KQ < Kcc el sistema evolucionará el sistema evolucionará hacia la hacia la derechaderecha, es decir, aumentarán las , es decir, aumentarán las concentraciones de los productos y disminuirán concentraciones de los productos y disminuirán las de los reactivos hasta que Q se iguale con Klas de los reactivos hasta que Q se iguale con Kcc..

Si Si Q > KQ > Kcc el sistema evolucionará el sistema evolucionará hacia la hacia la izquierdaizquierda, es decir, aumentarán las , es decir, aumentarán las concentraciones de los reactivos y disminuirán las concentraciones de los reactivos y disminuirán las de los productos hasta que Q se iguale con Kde los productos hasta que Q se iguale con Kcc

10/04/23 34

Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de Hmoles de HI, 0,3 moles de H22 y 0,3 moles de I y 0,3 moles de I2 2 a a

490ºC. Si K490ºC. Si Kcc = 0,022 a 490ºC para = 0,022 a 490ºC para

2 HI(g) 2 HI(g) H H22(g) + I(g) + I22(g) (g)

a)a) ¿se encuentra en equilibrio?; ¿se encuentra en equilibrio?; b)b) Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI, Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI, HH22 e I e I22 habrá en el equilibrio? habrá en el equilibrio?

a)a) [H[H22] · [I] · [I22] 0,3/3 · 0,3/3 ] 0,3/3 · 0,3/3 Q = —————— = —————— = 0,25Q = —————— = —————— = 0,25 [HI] [HI]2 2 (0,6/3)(0,6/3)22

Como Q > KComo Q > Kc c el sistemael sistema no se encuentrano se encuentra en en equilibrioequilibrio y la reacción se desplazará hacia la y la reacción se desplazará hacia la

izquierda.izquierda.

10/04/23 35

b)b)Equilibrio: 2 HI(g) Equilibrio: 2 HI(g) I I22(g) + H(g) + H22(g)(g)

Moles inic.: 0,6Moles inic.: 0,6 0,3 0,3 0,3 0,3

Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x

0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x conc. eq(mol/l) ———— ———— conc. eq(mol/l) ———— ———— ———————— 3 3 3 3 3 3

10/04/23 36

0,3 – x 0,3 – x 0,3 – x 0,3 – x ——— · ——— ——— · ——— 33 3 3KKc c = ————————— = 0,022= ————————— = 0,022

0,6 + 2 x 0,6 + 2 x 22 ———— ————

3 3Resolviendo se obtiene que: x= 0,163 Resolviendo se obtiene que: x= 0,163

molesmoles

Equil: 2 HI(g) Equil: 2 HI(g) I I22(g) + H(g) + H22(g)(g)Mol eq: Mol eq: 0,6+2·0,163 0,6+2·0,163 0,3–0,163 0,3–0,163 0,3–0,163 0,3–0,163

n(HI) = 0,93 moln(HI) = 0,93 moln(In(I22) = 0,14 mol ) = 0,14 mol n(Hn(H22) = 0,14 mol) = 0,14 mol

10/04/23 37

Ecuación de Van’t Hoff

10/04/23 38

Modificaciones del equilibrioModificaciones del equilibrio

Si un sistema se encuentra en equilibrio Si un sistema se encuentra en equilibrio

(Q = K(Q = Kcc) y se produce una perturbación:) y se produce una perturbación:

Cambio en la concentración de alguno de los Cambio en la concentración de alguno de los reactivos o productos.reactivos o productos.

Cambio en la presión (o volumen)Cambio en la presión (o volumen) Cambio en la temperatura.Cambio en la temperatura.

el sistema el sistema deja de estar en equilibrio y trata deja de estar en equilibrio y trata de volver a élde volver a él..

10/04/23 39

Cambio en la concentración de alguno Cambio en la concentración de alguno de los reactivos o productos.de los reactivos o productos.

Si una vez establecido un equilibrio se varía la concentración Si una vez establecido un equilibrio se varía la concentración algún reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende algún reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.hacia un nuevo equilibrio.

Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que son las del equilibrio anterior con las variaciones que

se hayan introducido.se hayan introducido.

Lógicamente, la Lógicamente, la constante del nuevo equilibrio constante del nuevo equilibrio es la mismaes la misma, por lo que , por lo que

si aumenta [ reactivos], Qsi aumenta [ reactivos], Q y la tendencia es a y la tendencia es a

[ reactivos] [ reactivos] y, en consecuencia, que y, en consecuencia, que [productos] [productos] ..

10/04/23 40

Ejemplo:Ejemplo: En el equilibrio anterior: En el equilibrio anterior: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g) (g)

ya sabemos que partiendo de 2 moles de PClya sabemos que partiendo de 2 moles de PCl55(g) en un (g) en un

volumen de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 moles volumen de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 moles de PClde PCl55, 0,55 moles de PCl, 0,55 moles de PCl33 y 0,55 moles de Cl y 0,55 moles de Cl22

¿cuántos moles habrá en el nuevo equilibrio si una vez ¿cuántos moles habrá en el nuevo equilibrio si una vez alcanzado el primero añadimos 1 mol de Clalcanzado el primero añadimos 1 mol de Cl2 2 al matraz? al matraz?

(K(Kcc = 0,042) = 0,042)

Equilibrio: PClEquilibrio: PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)

Moles inic.: 1,45Moles inic.: 1,45 0,55 0,55 1,55 1,55

Moles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– xMoles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x

1,45 + x 0,55 – x 1,55– x 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x conc. eq(mol/l) ———— ———— ————conc. eq(mol/l) ———— ———— ————

5 5 5 5 5 5

10/04/23 41

0,55 – x 1,55– x 0,55 – x 1,55– x ———— · ——— ———— · ———

5 5 5 5KKc c = ————————— = 0,042= ————————— = 0,042

1,45 + x 1,45 + x ———— ———— 55

Resolviendo: x = 0,268Resolviendo: x = 0,268

Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)

nneqeq (mol) (mol) 1,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,268 1,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,268

1,7181,718 0,282 0,282 1,282 1,282

conc (mol/l) conc (mol/l) 0,3436 0,0564 0,3436 0,0564 0,2564 0,2564

El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.

Se puede comprobar como:Se puede comprobar como:0,0564 M · 0,2564 M0,0564 M · 0,2564 M ————————— = 0,042 ————————— = 0,042 0,3436 M 0,3436 M

10/04/23 42

Cambio en la presiónCambio en la presión (o volumen) (o volumen)

En cualquier equilibrio en el que haya un cambio En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el número de moles entre reactivos y en el número de moles entre reactivos y productos como por ejemplo : A productos como por ejemplo : A B+ C B+ C

(en el caso de una disociación es un aumento del (en el caso de una disociación es un aumento del número de moles) ya se vio que Knúmero de moles) ya se vio que Kc c c c ··2 2

Al aumentar “p” (o disminuir el volumen)Al aumentar “p” (o disminuir el volumen) aumenta la concentración y eso lleva consigo una aumenta la concentración y eso lleva consigo una menor “menor “”, es decir, el equilibrio ”, es decir, el equilibrio se desplaza se desplaza hacia la izquierdahacia la izquierda que es donde menos moles hay. que es donde menos moles hay.

10/04/23 43

Este desplazamiento del equilibrio hacia donde Este desplazamiento del equilibrio hacia donde menos moles haya al aumentar la presión es menos moles haya al aumentar la presión es válido y generalizable para cualquier válido y generalizable para cualquier equilibrio equilibrio en el que intervengan gasesen el que intervengan gases ..

Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto es el Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto es el contrario.contrario.

Si el número de moles total de reactivos es igual Si el número de moles total de reactivos es igual al de productos (al de productos (a+b =c+da+b =c+d) se pueden eliminar ) se pueden eliminar todos los volúmenes en la expresión de Ktodos los volúmenes en la expresión de Kcc,, con lo con lo que éste que éste no afecta al equilibriono afecta al equilibrio (y por tanto, (y por tanto, tampoco la presión). tampoco la presión).

10/04/23 44

Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, se calienta 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, se calienta

a 400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 a 400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros. Calcule: litros. Calcule: a)a) El valor de las constantes de equilibrio K El valor de las constantes de equilibrio Kcc y K y Kpp;;

b)b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduce La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.

a)a) Equilibrio:Equilibrio: H H22 (g) + I (g) + I22 (g) (g) 2 HI (g)2 HI (g)Moles inic.: 3,5Moles inic.: 3,5 2,52,5 0 0Moles reac: 2,25 Moles reac: 2,25 2,25 2,25 (4,5) (4,5)Moles equil. 1,25 Moles equil. 1,25 0,25 4,50,25 4,5conc. eq(mol/l) 0,125 conc. eq(mol/l) 0,125 0,0250,025 0,45 0,45

HIHI22 0,45 0,4522 M M2 2

KKcc = ———— = ————————— = = ———— = ————————— = 64,864,8 HH22 · · II22 0,125 M · 0,025 M 0,125 M · 0,025 M

KKP P == KKcc · (RT) · (RT)00 = = 64,864,8



10/04/23 45

b)b) En este caso En este caso el volumen no influye en el equilibrioel volumen no influye en el equilibrio, pues al , pues al haber el mismo nº de moles de reactivos y productos, se haber el mismo nº de moles de reactivos y productos, se eliminan todas las “V” en la expresión de Keliminan todas las “V” en la expresión de KCC..

Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, simplemente se duplican: simplemente se duplican:

HH22 = 1,25 mol/5 L = 0,250 M= 1,25 mol/5 L = 0,250 MII22 = 0,25 mol/5 L = 0, 050 M = 0,25 mol/5 L = 0, 050 M HIHI =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M

Se puede comprobar que:Se puede comprobar que: HIHI22 (0,90 M) (0,90 M)2 2

KKcc = ———— = ———————— = = ———— = ———————— = 64,864,8 HH22 · · II22 0,250 M · 0,050 M 0,250 M · 0,050 M



10/04/23 46

Cambio en la temperatura.Cambio en la temperatura.

Se observa que, Se observa que, al aumentar T el sistema se al aumentar T el sistema se desplaza hacia donde se consuma calordesplaza hacia donde se consuma calor, es , es decir, decir,

hacia la izquierda en las reacciones hacia la izquierda en las reacciones exotérmicas y hacia la derecha en las exotérmicas y hacia la derecha en las endotérmicas.endotérmicas.

Si Si disminuye T el sistema se desplaza hacia disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calordonde se desprenda calor (derecha en las (derecha en las exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).

10/04/23 47

Ejemplo:Ejemplo: ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al: ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al: a)a)disminuir la presión? disminuir la presión? b)b) aumentar la temperatura? aumentar la temperatura?

HH22O(g) + C(s) O(g) + C(s) CO(g) + H CO(g) + H22(g) ((g) (H > 0)H > 0)

Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los sólidos ya están incluidas en la Ksólidos ya están incluidas en la Kcc por ser constantes. por ser constantes.

COCO · · HH22 K Kcc = —————— = —————— HH22OO

a)a) Al p Al p el equilibrio el equilibrio (donde más moles de gases hay: 1 (donde más moles de gases hay: 1 de CO + 1 de Hde CO + 1 de H22 frente a 1 sólo de H frente a 1 sólo de H22O) O)

b)b) Al T Al T el equilibrio también se desplaza hacia el equilibrio también se desplaza hacia donde donde se consume calor por ser la reacción endotérmica.se consume calor por ser la reacción endotérmica.

10/04/23 48

Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier

““Un cambio o perturbación en cualquiera Un cambio o perturbación en cualquiera de las variables que determinan el estado de las variables que determinan el estado

de equilibrio químico produce un de equilibrio químico produce un desplazamiento del equilibrio en el desplazamiento del equilibrio en el

sentido de contrarrestar o minimizar el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto causado por la perturbación”.efecto causado por la perturbación”.

10/04/23 49

Variaciones en el equilibrioVariaciones en el equilibrio [reactivos] > 0 [reactivos] > 0 [reactivos] < 0 [reactivos] < 0 [productos] > 0 [productos] > 0 [productos] < 0 [productos] < 0 T > 0 (exotérmicas) T > 0 (exotérmicas) T > 0 (endotérmicas) T > 0 (endotérmicas) T < 0 (exotérmicas) T < 0 (exotérmicas)

T < 0 (endotérmicas) T < 0 (endotérmicas)

p > 0 Hacia donde menos nº moles de p > 0 Hacia donde menos nº moles de gasesgases

p < 0 Hacia donde más nº moles de gasesp < 0 Hacia donde más nº moles de gasesMUY

IMPORTANTE

MUY

IMPORTANTE

MUY

IMPORTANTE

MUY

IMPORTANTE

10/04/23 50

Importancia en procesos Importancia en procesos industriales.industriales.

Es muy importante en la industria el saber qué Es muy importante en la industria el saber qué condiciones favorecen el desplaza-miento de un condiciones favorecen el desplaza-miento de un equilibrio hacia la formación de un producto, pues se equilibrio hacia la formación de un producto, pues se conseguirá un mayor rendimiento, en dicho proceso.conseguirá un mayor rendimiento, en dicho proceso.

En la síntesis de Haber en la formación de amoniaco En la síntesis de Haber en la formación de amoniaco [N[N22(g)(g) + 3 H + 3 H22(g)(g) 2 NH 2 NH33(g)(g)], exotérmica, la formación ], exotérmica, la formación de amoniaco está favorecida por altas presiones y de amoniaco está favorecida por altas presiones y por una baja temperatura. Por ello esta reacción se por una baja temperatura. Por ello esta reacción se lleva a cabo a altísima presión y a una temperatura lleva a cabo a altísima presión y a una temperatura relativamente baja, aunque no puede ser muy baja relativamente baja, aunque no puede ser muy baja para que la reacción no sea muy lenta. Hay que para que la reacción no sea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo de reacción.de reacción.

10/04/23 51

Equilibrios heterogéneosEquilibrios heterogéneosSe habla de reacción homogénea cuando Se habla de reacción homogénea cuando tanto reactivos como productos se encuentran tanto reactivos como productos se encuentran en el mismo estado físico. En cambio, si entre en el mismo estado físico. En cambio, si entre las sustancias que intervienen en la reacción las sustancias que intervienen en la reacción se distinguen se distinguen varias fases o estados físicosvarias fases o estados físicos, , hablaremos de reacciones heterogéneas.hablaremos de reacciones heterogéneas.

Por ejemplo, la reacción: Por ejemplo, la reacción: CaCOCaCO33(s)(s) CaO CaO(s)(s) + CO + CO22(g)(g)

se trata de un equilibrio heterogéneo.se trata de un equilibrio heterogéneo.

Aplicando la ley de acción de masas:Aplicando la ley de acción de masas:2

3

[ ] [ ](constante)

[ ]

CaO COK

CaCO

10/04/23 52

Sin embargo, las concentraciones (Sin embargo, las concentraciones (n/Vn/V) de ambas ) de ambas sustancias sólidas (CaCOsustancias sólidas (CaCO33 y CaO) son constantes, y CaO) son constantes, al igual que las densidades de sustancias puras al igual que las densidades de sustancias puras ((m/Vm/V) son también constantes.) son también constantes.

Por ello, agrupando las constantes en una sola a la Por ello, agrupando las constantes en una sola a la que llamaremos que llamaremos KKCC se tiene: se tiene: KKCC = [CO = [CO22]]

Análogamente: Análogamente: KKPP = = pp(CO(CO22))

¡ATENCIÓN!¡ATENCIÓN!: En la expresión de : En la expresión de KKCC de la ley de de la ley de acción de masas sólo aparecen las concentraciones acción de masas sólo aparecen las concentraciones de gases y sustancias en disolución, mientras que de gases y sustancias en disolución, mientras que en la expresión de en la expresión de KKPP únicamente aparecen las únicamente aparecen las presiones parciales de las sustancias gaseosas.presiones parciales de las sustancias gaseosas.

10/04/23 53

Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente se introduce cierta cantidad de En un recipiente se introduce cierta cantidad de carbamato amónico, NHcarbamato amónico, NH44COCO22NHNH22 sólido que se disocia en sólido que se disocia en

amoniaco y dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC. amoniaco y dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC. Sabiendo que la constante KSabiendo que la constante KPP para el equilibrio para el equilibrio

NHNH44COCO22NHNH22(s) (s) 2 2NHNH33(g) + CO(g) + CO22(g)(g)

y a esa temperatura vale 2,3·10y a esa temperatura vale 2,3·10-4-4. . Calcular KCalcular KCC y las presiones parciales en el equilibrio. y las presiones parciales en el equilibrio.

Equilibrio:Equilibrio: NHNH44COCO22NHNH22(s)(s) 2 NH2 NH33(g)(g) + CO + CO22(g)(g) n(mol) equiln(mol) equil. . n – n – xx 2 2xx x x

Luego Luego pp(NH(NH33) = 2 ) = 2 pp(CO(CO22) ya que la presión parcial es ) ya que la presión parcial es directamente proporcional al nº de moles.directamente proporcional al nº de moles.

KKPP = 2,3x10 = 2,3x10-4-4 = = pp(NH(NH33))22 x x pp(CO(CO22) = 4) = 4pp(CO(CO22))33 Despejando se obtiene que: Despejando se obtiene que: pp(CO(CO22) = 0,039 ) = 0,039 atmatm : : pp(NH(NH33) = 0,078 ) = 0,078 atmatm..

4

3

2,3 10

( ) (0,082 298)P

C n

KK

RT

-81,57 ×10

10/04/23 54

Reacciones de precipitación.Reacciones de precipitación.Son reacciones de equilibrio heterogéneo sólido-Son reacciones de equilibrio heterogéneo sólido-

líquido.líquido.

La fase sólida contiene una sustancia poco La fase sólida contiene una sustancia poco soluble (normalmente una sal)soluble (normalmente una sal)

La fase líquida contiene los iones producidos en La fase líquida contiene los iones producidos en la disociación de la sustancia sólida.la disociación de la sustancia sólida.

Normalmente el disolvente suele tratarse de Normalmente el disolvente suele tratarse de agua. agua.

10/04/23 55

Solubilidad (s)Solubilidad (s)Es la máxima concentración molar de soluto en un Es la máxima concentración molar de soluto en un determinado disolvente, es decir, la molaridad de la determinado disolvente, es decir, la molaridad de la disolución saturada de dicho soluto.disolución saturada de dicho soluto.

Depende de:Depende de: La temperaturaLa temperatura.. Normalmente es mayor a mayor Normalmente es mayor a mayor

temperatura debido a la mayor energía del cristal para temperatura debido a la mayor energía del cristal para romper uniones entre iones.romper uniones entre iones.

Energía reticularEnergía reticular. Si la energía de solvatación es mayor que . Si la energía de solvatación es mayor que la reticular U se favorece la disolución. A mayor carácter la reticular U se favorece la disolución. A mayor carácter covalente mayor U y por tanto menor solubilidad.covalente mayor U y por tanto menor solubilidad.

La entropíaLa entropía. Al diluirse una sal se produce un sistema más . Al diluirse una sal se produce un sistema más desordenado por lo que aunque energéticamente no esté desordenado por lo que aunque energéticamente no esté favorecida la disolución ésta puede llegar a producirse.favorecida la disolución ésta puede llegar a producirse.

10/04/23 56

Producto de solubilidad (KProducto de solubilidad (KSS o P o PSS) )

en electrolitos de tipo AB.en electrolitos de tipo AB.En un electrolito de En un electrolito de tipo ABtipo AB el equilibrio de solubilidad viene el equilibrio de solubilidad viene determinado por:determinado por:

ABAB(s) (s) A A++(ac)(ac) + B + B(ac)(ac)

Conc. inic. (mol/l): Conc. inic. (mol/l): cc 00 0 0

Conc. eq. (mol/l): Conc. eq. (mol/l): cc ss ss

La concentración del sólido permanece constante.La concentración del sólido permanece constante.

Y la constante de equilibrio tiene la expresión:Y la constante de equilibrio tiene la expresión:

Ejemplo: AgClEjemplo: AgCl(s) (s) Ag Ag++(ac)(ac) + Cl + Cl (ac)(ac)

KKS S = = [Ag[Ag++] ] x x [Cl[Cl] = ] = ss2 2

““s” s” es la solubilidad de la sal.es la solubilidad de la sal.

2SK s s s Ss K

10/04/23 57

Ejemplo:Ejemplo: Deduce si se formará precipitado de cloruro de Deduce si se formará precipitado de cloruro de plata cuyo Kplata cuyo KS S = 1,7 = 1,7 xx 10 10-10 -10 a 25ºC al añadir a 250 cma 25ºC al añadir a 250 cm33 de de

cloruro de sodio 0,02 M 50 cmcloruro de sodio 0,02 M 50 cm3 3 de nitrato de plata 0,5 M.de nitrato de plata 0,5 M.

AgClAgCl(s) (s) Ag Ag++(ac)(ac) + Cl + Cl(ac)(ac)

KKS S = = [Ag[Ag++] ] xx [Cl [Cl] = ] = ss2 2

n(Cln(Cl) = 0,25 L ) = 0,25 L xx 0,02 mol/L = 0,005 mol 0,02 mol/L = 0,005 mol

Igualmente: n(AgIgualmente: n(Ag++) = 0,05 L ) = 0,05 L xx 0,5 mol/L = 0,025 mol 0,5 mol/L = 0,025 mol

[Ag[Ag++] ] xx [Cl [Cl] = 0,0167 M ] = 0,0167 M xx 0,0833 M =1,39 x 10 0,0833 M =1,39 x 103 3 MM22

Como [AgComo [Ag++] x [Cl] x [Cl] > K] > KSS entonces entonces precipitaráprecipitará..

0,005mol[Cl ] 0,0167M

0,25L 0,05L

0,025mol[Ag ] 0,0833M

0,25L 0,05 L

10/04/23 58

Producto de solubilidad en otro tipo Producto de solubilidad en otro tipo de electrolito.de electrolito.

Tipo ATipo A22BB: : AA22B B (s) (s) 2 A 2 A++(ac)(ac) + B + B22(ac)(ac)Conc. inic. (mol/l): Conc. inic. (mol/l): c c 0 0 00Conc. eq. (mol/l): cConc. eq. (mol/l): c 2 2ss ssY la constante de equilibrio tiene la expresión:Y la constante de equilibrio tiene la expresión:

Las misma expresión será para electrolitos tipoLas misma expresión será para electrolitos tipo ABAB2.2.

Tipo ATipo AaaBBbb: : AAaaBBbb (s) (s) a A a Ab+b+(ac)(ac) + b B + b Baa(ac)(ac)Conc. inic. (mol/l): Conc. inic. (mol/l): c c 0 0 0 0Conc. eq. (mol/l): Conc. eq. (mol/l): c c a ass bbss

2 3(2 ) 4 SK s s s

( ) ( ) a b a b a bSK as bs a b s Sa b

a b

Ks

a b

3

4 SK

s

10/04/23 59

Factores que afectan a la solubilidadFactores que afectan a la solubilidad

Además de la Además de la temperaturatemperatura, existen otro , existen otro factores que influyen en la solubilidad por factores que influyen en la solubilidad por afectar a la concentración de uno de los iones afectar a la concentración de uno de los iones de un electrolito poco soluble.de un electrolito poco soluble.Estos son:Estos son: Efecto ion común.Efecto ion común.

Formación de un ácido débil.Formación de un ácido débil. Formación de una base débil.Formación de una base débil.

pH.pH. Formación de complejos estables.Formación de complejos estables. Reacciones redox.Reacciones redox.

10/04/23 60

Efecto ion común.Efecto ion común.Si a una disolución saturada de un electrolito poco Si a una disolución saturada de un electrolito poco soluble añadimos otra sustancia que aporta uno de soluble añadimos otra sustancia que aporta uno de los iones, la concentración de éste aumentará.los iones, la concentración de éste aumentará.

Lógicamente, la concentración del otro ion deberá Lógicamente, la concentración del otro ion deberá disminuir para que el producto de las disminuir para que el producto de las concentraciones de ambos permanezca constante.concentraciones de ambos permanezca constante.

Como el equilibrio se desplaza a la izquierda la Como el equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la máxima concentración de solubilidad, que mide la máxima concentración de soluto disuelto, disminuirá en consecuencia.soluto disuelto, disminuirá en consecuencia.

10/04/23 61

Ejemplo:Ejemplo: ¿Cuál será la solubilidad del cloruro de plata ¿Cuál será la solubilidad del cloruro de plata si añadimos nitrato de plata hasta una concentración si añadimos nitrato de plata hasta una concentración final 0,002 M?final 0,002 M?

AgClAgCl(s) (s) Ag Ag++(ac)(ac) + Cl + Cl (ac)(ac)

KKS S = = 1,7 x 101,7 x 10-10-10 = = [Ag[Ag++] ] x x [Cl[Cl] = ] = ss22

Al añadir el AgNOAl añadir el AgNO33, la [Ag, la [Ag++] sube hasta 2 ] sube hasta 2 xx10103 3 M, M, pues se puede despreciar la concentración que pues se puede despreciar la concentración que había antes.había antes.

En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda y la [Clizquierda y la [Cl], es decir, la nueva solubilidad, ], es decir, la nueva solubilidad, debe disminuir.debe disminuir.

10 5Ss [Ag ] [Cl ] K 1,7 10 1,3 10 M

18

0

3

1,7 18,

0[ ]

[ ] 2 15 1

00SKs C

AMl

g

10/04/23 62

Ejercicio:Ejercicio: En equilibrio de disolución de bromuro de plata En equilibrio de disolución de bromuro de plata cuya cuya

KKss=5,2 x 10=5,2 x 101313 ¿cuál será la nueva solubilidad si a ½ litro de ¿cuál será la nueva solubilidad si a ½ litro de

disolución saturada se añaden 0,2 ml de una disolución 0,001 M disolución saturada se añaden 0,2 ml de una disolución 0,001 M de bromuro de potasio?de bromuro de potasio?

Equilibrio:Equilibrio: AgBr AgBr (s) (s) Ag Ag++(ac)(ac) + Br + Br(ac)(ac)

Conc. eq. (mol/l): Conc. eq. (mol/l): c c ss ss

KKS S = = 5,2 x 105,2 x 1013 13 = = [Ag[Ag++] x [Br] x [Br] = ] = ss22

n(Brn(Br))00 = 0,5 L x7,2 = 0,5 L x7,2x10x1077 mol/L = 3,6 mol/L = 3,6x10x107 7 molmoln(Brn(Br))añadañad = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2 = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2x10x107 7 mol mol

Conc. inic. (mol/l): Conc. inic. (mol/l): cc 7,2 7,2x10x107 7 1,12 1,12x10x1066

Conc. eq. (mol/l): Conc. eq. (mol/l): c c 7,2 7,2x10x107 7 xx 1,12 1,12x10x1066 xx KKS S = = 5,2 x 105,2 x 1013 13 = = (7,2(7,2x10x107 7 xx)·(1,12)·(1,12x10x1066 xx))

De donde x = 3,2 De donde x = 3,2 x 10x 1077

ss’ = (7,2 ’ = (7,2 x 10x 107 7 3,2 3,2 x 10x 1077)) M M = = 4,0 4,0 x10x107 7 MM

13 7[ ] [ ] 5,2 10 7,2 10Ss Ag Br K M

10/04/23 63

Influencia del pH por formación de Influencia del pH por formación de un ácido débilun ácido débil..

Equilibrio solubilEquilibrio solubil: AB: AB(s) (s) A A (ac)(ac) + B + B+ + (ac)(ac)

Equilibrio acidezEquilibrio acidez: HA: HA(ac)(ac) A A (ac)(ac) + H + H+ + (ac)(ac)

Si el Si el anión Aanión A en que se disocia un electrolito poco en que se disocia un electrolito poco soluble forma un soluble forma un ácido débil HAácido débil HA, al aumentar la acidez o , al aumentar la acidez o [H[H++]] el el equilibrio de disociación del ácido se desplazará equilibrio de disociación del ácido se desplazará hacia la izquierdahacia la izquierda..

En consecuencia, En consecuencia, disminuirá [Adisminuirá [A]], con lo que se , con lo que se solubilizará más electrolito ABsolubilizará más electrolito AB..

Ejemplo:Ejemplo: al añadir un ácido fuerte sobre el ZnCO al añadir un ácido fuerte sobre el ZnCO33, se , se formará Hformará H22COCO33, ácido débil, y al disminuir [CO, ácido débil, y al disminuir [CO33

22], se ], se disolverá más ZnCOdisolverá más ZnCO3, 3, pudiéndose llegar a disolver por pudiéndose llegar a disolver por completo.completo.

10/04/23 64

Cambio en la solubilidad por Cambio en la solubilidad por formación de una base débilformación de una base débil..

Suele producirse a partir de sales solubles que contienen Suele producirse a partir de sales solubles que contienen el catión NHel catión NH44

++. .

NHNH44ClCl(s) (s) Cl Cl (ac)(ac) + NH + NH44++ (ac)(ac)

Los Los NHNH44+ + reaccionan con los OHreaccionan con los OH formándose NHformándose NH44OHOH al al

desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda.desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda.

Equil baseEquil base: : NHNH44OH OH (ac)(ac) NH NH44++ (ac)(ac) + OH + OH (ac)(ac)

Es el método usual de disolver hidróxidos poco solubles Es el método usual de disolver hidróxidos poco solubles tales como el Mg(OH)tales como el Mg(OH)22..

Equil. Solub.Equil. Solub.: : Mg(OH)Mg(OH)22 Mg Mg2+2+(ac) (ac) + 2 OH+ 2 OH(ac).(ac).

En consecuencia, En consecuencia, disminuirá [OHdisminuirá [OH]], con lo que se , con lo que se solubilizará más Mg(OH)solubilizará más Mg(OH)22..

10/04/23 65

Formación de un complejo estable.Formación de un complejo estable.Un ion complejo es un ion formado por más de un Un ion complejo es un ion formado por más de un átomo o grupo de átomos.átomo o grupo de átomos.

Ejemplos:Ejemplos: [Al(OH) [Al(OH)44]], [Zn(CN), [Zn(CN)44]]22, [AlF, [AlF66]]33 , [Ag(NH, [Ag(NH33))22]]++..

De esta manera, se pueden disolver precipitados De esta manera, se pueden disolver precipitados añadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a añadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitos insolubles de cinc como el Zn(OH)electrolitos insolubles de cinc como el Zn(OH)2,2, ya que ya que al formarse el catión [Zn(CN)al formarse el catión [Zn(CN)44]]2 2 , que es muy estable., que es muy estable.

Así, disminuirá drásticamente la concentración de Así, disminuirá drásticamente la concentración de ZnZn2+2+, con lo que se disolverá más Zn(OH), con lo que se disolverá más Zn(OH)22..

Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl añadiendo amoniaco.añadiendo amoniaco.

10/04/23 66

Oxidación o reducción de iones.Oxidación o reducción de iones.

Si alguno de los ionesSi alguno de los iones que intervienen en un que intervienen en un equilibrio de solubilidad equilibrio de solubilidad se oxida o se reducese oxida o se reduce como consecuencia de añadir un oxidante o como consecuencia de añadir un oxidante o reductor, la reductor, la concentración de este ion disminuiráconcentración de este ion disminuirá..En consecuencia, el En consecuencia, el equilibrio del electrolitoequilibrio del electrolito insoluble se desplazará insoluble se desplazará hacia al derechahacia al derecha, , disolviéndose en mayor cantidaddisolviéndose en mayor cantidad..

Ejemplo:Ejemplo: El CuS se disuelve fácilmente en ácido El CuS se disuelve fácilmente en ácido nítrico, ya que éste es oxidante y oxida el Snítrico, ya que éste es oxidante y oxida el S22 a Sa S00. . 3 CuS + 2 NO3 CuS + 2 NO33

+ 8 H+ 8 H++

3 S 3 S00 + 3 Cu + 3 Cu2+2+ + 2 NO + 4 H + 2 NO + 4 H22OO

10/04/23 67

La formación del N2O4 se explica mediante las dos reacciones siguientes: 2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g);¿Qué relación existe entre las constantes de los dos equilibrios con la constante de equilibrio de la reacción global?

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)2 NO2 (g) N2O4 (g)2 NO + O2 (g) N2O4 (g) [NO2]2 [N2O4] [N2O4]KC1 = ––––––––– ; KC2 = –––––– ; KC3 = –––––––––

[NO]2·[O2] [NO2]2 [NO]2·[O2][NO2]2·[N2O4] [N2O4]

KC1·KC2 = –––––––––––––– = ––––––––– = KC3

[NO]2·[O2]·[NO2]2 [NO]2·[O2]

10/04/23 68

La constante del siguiente equilibrio: 3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g). a 150 ºC y 200 atm es 0,55: ¿Cuál es la concentración de amoniaco cuando las concentraciones de N2 e H2 en el equilibrio son 0,20 mol/L y 0,10 mol/L respectivamente.Equilibrio: 3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g) [NH3]2 [NH3]2 KC = ––––––––– = ––––––––––––– = 0,55 [N2]·[H2]3 0,2 M·(0,10 M)3

Despejando: [NH3] = 0,01 M

10/04/23 69

a)Equilibrio: 2 NOCl (g) 2 NO (g) + Cl2 (g)Conc inic. (M) 2 0 0Conc equil. (M) 2(1–0,33) 2·0,33 0,33 NO]2·[Cl2] (0,67 M)2·(0,33 M)KC = ––––––––– = ––––––––––––––– = 0,083 M

[NOCl]2 (1,33 M)2

b) El equilibrio se desplazará hacia la izquierda pues existen menos moles en los reactivos (2) que en los productos (2+1) y según el principio de L’Chatelier al aumentar la presión el equilibrio se desplazará hacia donde se produzca un descenso de la misma, es decir, hacia donde menos moles haya.

Se ha estudiado la reacción del equilibrio siguiente:2 NOCl (g) 2 NO (g) + Cl2 (g) a 735 K y en un volumen de 1 litro. Inicialmente en el recipiente se introdujeron 2 moles de NOCl. Una vez establecido el equilibrio se comprobó que se había disociado un 33,3 % del compuesto. a) Calcula Kc. b) ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio si se aumenta la presión? Razona la respuesta.

10/04/23 70

a)Equilibrio: SbCl5(g) SbCl3(g) + Cl2(g)c0(mol/l) 0,2/0,4 0 0cequil(mol/l) 0,5(1–) 0,5 0,5 [SbCl3] ·[Cl2] 0,5 · 0,5 KC = ––––––––– = ––––––––––– = 9,32 · 10–2

[SbCl5] 0,5(1–) De donde: = 0,348

[SbCl5] = 0,5 M · (1 – 0,348) = 0,326 M[SbCl3] = 0,5 M · 0,348 = 0,174 M[Cl2] = 0,5 M · 0,348 = 0,174 M

Para la reacción SbCl5(g) SbCl3(g) + Cl2(g), KC, a la temperatura de 182 ºC, vale 9,32 · 10–2. En un recipiente de 0,40 litros se introducen 0,2 moles de SbCl5 y se eleva la temperatura a 182 ºC hasta que se establece el equilibrio anterior. Calcula: a) la concentración de las especies presentes en el equilibrio; b) la presión de la mezcla gaseosa.

10/04/23 71

(continuación)

b) ctotal = 0,326 M + 0,174 M + 0,174 M = 0,674 M

ptotal = ctotal·R·T = 0,674 mol·L–1·0,082 atm·L·mol–1·K–1·455 K

ptotal = 25 atm

Para la reacción SbCl5(g) SbCl3(g) + Cl2(g), KC, a la temperatura de 182 ºC, vale 9,32 · 10–2. En un recipiente de 0,40 litros se introducen 0,2 moles de SbCl5 y se eleva la temperatura a 182 ºC hasta que se establece el equilibrio anterior. Calcula: a) la concentración de las especies presentes en el equilibrio; b) la presión de la mezcla gaseosa.

10/04/23 72

Equilibrio: 2 HI(g) H2(g) + I2(g) c0(mol/l) 3/5 2/5 1/5 [H2]0·[I2]0 0,4 · 0,2Q = –––––––– = ––––––– = 0,22 > KC ([HI]0)2 (0,6)2

Luego el equilibrio se desplazará hacia la izquierdacequil(mol/l) 0,6 + 2x 0,4 – x 0,2 – x [H2]·[I2] (0,4 – x)·(0,2 – x)KC = ––––––– = –––––––––––––– = 0,025

[HI]2 (0,6 + 2x)2

Resolviendo la ecuación se obtiene que: x = 0,131[HI] = 0,6 + 2x = 0,6 + 2 · 0,131 = 0,862 M[H2] = 0,4 – x = 0,4 – 0,131 = 0,269 M [I2] = 0,2 – x = 0,2 – 0,131 = 0,069 M

En un recipiente de 5 L se introducen a 500ºC 3 moles de HI, 2 mol de H2 y 1 mol de I2. Calcula la concentración de las distintas especies en equilibrio si sabemos que la constante del equilibrio 2 HI I2 + H2 a dicha temperatura es Kc = 0,025.

10/04/23 73

a) Equilibrio: N2O4(g) 2 NO2(g) n0(mol) n0 0

nequil(mol) n0 (1–) 2n0

nTOTAL = n0 (1–) + 2 n0 = n0 (1+) m

p·V = nTOTAL·R·T = n0 (1 + )·R·T = –––––– · (1+)·R·T M(N2O4)

p·M(N2O4) 1,0 · 92 = ––––––––– – 1 = –––––––––––––– – 1 = 0,5 (m/V) ·R·T 2,24 · 0,082 · 333

ya que la masa se conserva aunque se disocie.

El tetróxido de dinitrógeno se disocia parcialmente en dióxido de nitrógeno. A 60 ºC y 1,0 atm la densidad de mezcla en equilibrio es de 2,24 g/L. Calcular: a) el grado de disociación del N2O4 en dichas condiciones; b) el grado de disociación a la misma temperatura pero a 10,0 atm.

10/04/23 74

b) Primero calcularemos KP a partir de los datos anteriores, para lo cual necesitamos conocer las presiones parciales de cada gas:

n0 (1–) 1– 0,5p(N2O4) = ––––––– · p = –––– · p = ––– · 1 atm = 0,33 atm

n0 (1+) 1+ 1,5 2 n0 2 1

p(NO2) = ––––––– · p = –––– · p = ––– · 1 atm = 0,67 atm n0 (1+) 1+ 1,5

p(NO2)2 (0,67 atm) 2

KP = ––––––– = ––––––––– = 1,33 atm p(N2O4) 0,33 atm

p(NO2)2 [(2/1+)·p] 2 42

KP = ––––––– = ––––––––––– = –––– · 10 atm = 1,33 atm p(N2O4) (1–/1+)·p 1 –2

Despejando se obtiene que: = 0,18

El tetróxido de dinitrógeno se disocia parcialmente en dióxido de nitrógeno. A 60 ºC y 1,0 atm la densidad de mezcla en equilibrio es de 2,24 g/L. Calcular: a) el grado de disociación del N2O4 en dichas condiciones; b) el grado de disociación a la misma temperatura pero a 10,0 atm.

10/04/23 75

Equilibrio: 2 HI(g) H2(g) + I2(g) c0(mol/l) 2/5 0 0cequil(mol/l) 0,4 (1–) 0,4· /2 0,4·/2 [H2]·[I2] (0,4 · /2)2 0,1 2

KC = –––––– = ––––––––– = –––––– = 0,038 [HI]2 0,4 (1–) 1–

Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene que: = 0,455

Una muestra de 2 moles de HI se introduce en un recipiente de 5 litros. Cuando se calienta el sistema hasta una temperatura de 900 K, el HI se disocia según la reacción: 2 HI H2 + I2, cuya constante es: KC = 3,8·10‑2. Determina el grado de disociación del HI.

10/04/23 76

a) Equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)c0(mol/l) c0 0 0cequil(mol) c0(1–) c0· c0·

0,505 c0 0,495 c0 0,495 c0

ctotal = c0 (1+) = 1,495 c0

ptotal 1 ctotal = –––– = ––––– –––– M = 2,58·10–2 M

R·T 0,082 · 473 ctotal 2,58·10–2 Mc0 = ––––– = ––––––––––– = 1,72·10–2 M

1,495 1,495

A 200ºC y presión de 1 atmósfera, el PCl5 se disocia en PCl3 y Cl2 en 49,5 %. Calcule. a) Kc y Kp; b) El grado disociación a la misma temperatura pero a 10 atmósferas de presión. c) Explique en función del principio de Le Chatelier si el resultado obtenido en b) le parece correcto. DATOS: Masas atómicas; P = 30,97; Cl = 35,5; R = 0,082 atm·l·K-1·mol-1.

10/04/23 77

a)[PCl5] = 0,505 · 1,72·10–2 M = 8,7·10–3 M[PCl3] = 0,495 · 1,72·10–2 M = 8,5·10–3 M[Cl2] = 0,495 · 1,72·10–2 M = 8,5·10–3 M [PCl3]·[Cl2] (8,5·10–3 M)2

KC = ––––––––– = ––––––––– – = 8,4·10–3 M [PCl5] 8,7·10–3 M

KP = KC ·(R·T)n = 8,4·10–3·(0,082·473)1 = 0,325 atm 1–


10/04/23 78

b) 1– p(PCl5) = –––– ptotal ; p(PCl3) = p(Cl2) = –––– ptotal

1+ 1+ p(PCl3) · p(Cl2) 2

0,325 atm = –––––––––––– = ––––––––– · 10 atm p(PCl5) (1–)·(1+)

Despejando “” queda: = 0,177c) Es lógico que al aumentar la presión el equilibrio se desplace hacia donde menos moles gaseosos haya con objeto de compensar dicho aumento (en este caso hacia la izquierda) lo que conlleva una menor disociación.


10/04/23 79

ntotal ptotal 10 ctotal = ––––= –––– = ––––––––– mol/l = 0,258 M

V R·T 0,082 · 473Equilibrio: 2 NH3(g) 3 H2(g) + N2(g) n0(mol) n0 0 0nquil(mol) n0 (1–) n0· 3/2 n0·/2

0,2 n0 1,2 n0 0,4 n0 ntotal = n0 (1–) + n0· 3/2 + n0·/2 = n0 (1+) = 1,8 n0

(1,2/1,8)3·(0,4/1,8)KP = ––––––––––––––– · (10 atm)2 = 106,7 atm2

(0,2/1,8)2

A 200ºC y 10 atm, el amoniaco contenido en un recipiente se encuentra disociado en sus elementos en un 80 %. Calcule: a) El valor de la presión en el recipiente si la disociación fuese del 50 %, sin variar el volumen ni la temperatura. b) La temperatura que debería alcanzar el recipiente para que la disociación volviera a ser del 80 %, sin variar el volumen ni la presión aplicada en a).

10/04/23 80

a) nquil(mol) n0 (1–) n0· 3/2 n0·/2 0,5 n0 0,75 n0 0,25 n0

(0,75/1,5)3·(0,25/1,5)106,7 atm2 = ––––––––––––––– –– · ptotal

2 = 0,167 ptotal2

(0,5/1,5)2

De donde: ptotal = 25,3 atmb) Si “” vuelve a ser 0,8 “ctotal” volverá a valer 0,258 M ya que no ha cambiado el volumen, y por tanto, tampoco la concentración inicial del amoniaco.

ntotal ptotal 25,3 ctotal = ––––= –––– = ––––––––– mol/l = 0,258 M

V R·T 0,082 · T De donde T = 1196 K

A 200ºC y 10 atm, el amoniaco contenido en un recipiente se encuentra disociado en sus elementos en un 80 %. Calcule: a) El valor de la presión en el recipiente si la disociación fuese del 50 %, sin variar el volumen ni la temperatura. b) La temperatura que debería alcanzar el recipiente para que la disociación volviera a ser del 80 %, sin variar el volumen ni la presión aplicada en a).

Equilibrio químico 08/02/20142 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio químico. 1.1....

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